Тиристорные преобразовантели частоты

Исследование схемотехнических pspice моделей
тиристорных преобразователей частоты для
индукционного нагрева и плавки металлов

В данной работе, предназначенной для специалистов в области силовой электроники, рассматриваются вопросы применения схемотехнического моделирования в программе-симуляторе Micro-Cap 9, на основе PSpice моделей. Изложены особенности исследования схемотехнических моделей тиристорных преобразователей повышенной частоты (ТПЧ) для индукционного нагрева металлов, более подробно рассмотрены варианты представления нагрузки — индуктора плавильной печи. Результаты исследований применяются при проектировании тиристорных инверторов мощностью 60–250 кВт, с выходной частотой 500–8000 Гц, используемых для плавки черных и цветных металлов с весовой производительностью 60–400 кг/час.

Всего десять лет назад при расчете схем силовой электроники обычно использовался метод припасовывания (предложенный акад. Папалекси в начале прошлого века). Полупроводниковые элементы в расчетах представлялись идеальными ключами. Эквивалентное сопротивление нагрузки рассматривалось как пассивный элемент электрической схемы.

Тем не менее, при этом разрабатывались совершенные изделия силовой электроники, к которым можно отнести тиристорные преобразователи частоты — современные источники питания электротермических установок для индукционной плавки металлов токами высокой частоты.

Анализ ТПЧ, до появления схемотехнических моделей производился с значительной погрешностью. В первую очередь вследствие трудности учета «обратного влияния» резонансной нагрузки на электромагнитные процессы в тиристорном инверторе.

В настоящее время применение PSpice моделей тиристоров, моделей взаимосвязанных катушек индуктивности с нелинейными сердечниками обеспечивают необходимую точность анализа электромагнитных процессов в тиристорных преобразователях повышенной частоты.

Объектом изложенных исследований является статический, тиристорный преобразователь частоты для индукционной плавки металлов.